辐射式传感器-红外-超声-SAW.ppt

1红外外辐射射：红光以外的光光以外的光线，波，波长0.761000m。波波长/m 任何温度高于任何温度高于绝对零度（零度（-273.15）的物体，都会）的物体，都会发射或射或吸收吸收红外外线，即，即红外外辐射。当达到射。当达到热平衡平衡时，散，散发和吸收的和吸收的辐射一射一样多。物体多。物体红外外辐射的射的强度和波度和波长分布取决于物体的温度分布取决于物体的温度和和辐射率等。射率等。红外外辐射射传感器感器 1.2红外外辐射射规律律：1）基基尔霍夫定律霍夫定律：物体向外：物体向外发射的射的辐射能取决于它的温度射能取决于它的温度和吸收本和吸收本领。ER 物体在物体在单位面位面积、单位位时间内内发出的出的辐射能；射能；物体物体对辐射能的吸收系数，黑体的吸收系数射能的吸收系数，黑体的吸收系数为1；E0 常数，等价于黑体在相同温度下常数，等价于黑体在相同温度下发射出的射出的辐射能。射能。红外外辐射射传感器感器 2.2）斯蒂芬玻斯蒂芬玻尔茨曼茨曼(Stefan-Boltzmann)定律定律：物体物体单位面位面积辐射功率、物体射功率、物体辐射射强度度 W 与其与其热力学温力学温度度 T 四次方成正比：四次方成正比：（1）黑体）黑体=1，在任何温度下能全部吸收任何波，在任何温度下能全部吸收任何波长的的辐射；射；（2）物体）物体辐射射强度随温度升高而明度随温度升高而明显增增强；红外外辐射射传感器感器 3.3）普朗克定律普朗克定律：绝对温度温度为 T 时，在，在单位波位波长内其内其单位面位面积沿半球方向所沿半球方向所辐射的能量称射的能量称为光光谱辐射通量射通量密度密度。不同温度。不同温度时黑体光黑体光谱辐射通量密度与波射通量密度与波长的关的关系系为：红外外辐射射传感器感器 黑体黑体对波波长为的光的光谱辐射通量密度；射通量密度；普朗克普朗克辐射常数，射常数，4.a.随温度升高，峰随温度升高，峰值辐射波射波长向短波方向移向短波方向移动，强度度按指数增按指数增长；b.温度不太高温度不太高时，辐射波射波长位于位于红外区域；外区域；c.峰峰值左左侧能量能量约占占25，右右侧约占占75。4）维恩位移定律恩位移定律：光：光谱辐射通量密度密度峰射通量密度密度峰值波波长与物体自身的与物体自身的绝对温度成反比。温度成反比。红外外辐射射传感器感器 5.能能将将红外外辐射能射能转换为电能能的装置称的装置称为红外外传感器感器，按，按其工作原理可以分其工作原理可以分为光敏型光敏型（或称光子型、量子型）和（或称光子型、量子型）和热敏敏型型两两类。光敏型光敏型直接把直接把红外光能外光能转换为电能能，其工作原理是光其工作原理是光电效效应。需要在低温下工。需要在低温下工作、灵敏度很高，响作、灵敏度很高，响应速度快，但响速度快，但响应红外光的波外光的波长范范围较窄（窄（图中曲中曲线2）。）。红外外传感器光感器光谱响响应曲曲线 红外外辐射射传感器感器 热敏型将敏型将吸收的吸收的红外光外光转变为热能能，使，使器件自身的温度器件自身的温度发生生变化，包括化，包括热电偶偶式、式、热电阻式和阻式和热释电式等。式等。热敏型敏型红外外传感器响感器响应的的红外光外光谱范范围宽，（，（图中的曲中的曲线1），能在常温下工作，价格便），能在常温下工作，价格便宜。它的响宜。它的响应速度和灵敏度速度和灵敏度较低。低。6.以以红外外线为测量介量介质的系的系统称称为红外外传感系感系统，按照，按照功能可以分成五功能可以分成五类：（1）温度温度计和和辐射射计，用于温度、，用于温度、辐射和光射和光谱测量；量；（2）搜索和跟踪系搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪，用于搜索和跟踪红外目外目标，确定，确定其空其空间位置并位置并对它的运它的运动进行跟踪；行跟踪；（3）热成像系成像系统，可，可产生整个目生整个目标红外外辐射的分布射的分布图像；像；（4）红外外测距和通信系距和通信系统；（5）混合系混合系统，由以上各，由以上各类系系统中的两个或者多个中的两个或者多个组合合而成。而成。红外外辐射射传感器感器 7.（3）光学接收器光学接收器：接收部分：接收部分红外外辐射并射并传输给红外外传感器。相当感器。相当于雷达天于雷达天线，常用的是物，常用的是物镜。（4）辐射射调制器制器：将来自待：将来自待测目目标的的辐射射调制成交制成交变的的辐射光，射光，提供目提供目标方位信息，并且可以方位信息，并且可以滤除大面除大面积的干的干扰信号。又称信号。又称调制制盘和和斩波器。波器。（1）待待侧目目标：具有：具有红外外辐射特性。射特性。（2）大气衰减大气衰减：由于各种：由于各种气体分子以及溶胶粒气体分子以及溶胶粒的散射和吸收，使待的散射和吸收，使待测目目标发出的出的红外外辐射射发生衰减。生衰减。典型的典型的红外外传感系感系统 8.（5）红外探外探测器器：它是：它是红外外传感系感系统的核心，利用的核心，利用红外外辐射与物射与物质相互作用所呈相互作用所呈现出来的物理效出来的物理效应探探测红外外辐射，按照工作原理分射，按照工作原理分为光敏探光敏探测器和器和热敏探敏探测器两器两类。（6）探探测器制冷器器制冷器：由于某些探：由于某些探测器必器必须要在低温下工作，要在低温下工作，所以相所以相应的系的系统必必须有制冷有制冷设备。经过制冷，探制冷，探测器器可以可以缩短响短响应时间，提高灵敏度。，提高灵敏度。（7）信号信号处理系理系统：将探：将探测的信号的信号进行放大、行放大、滤波，并从波，并从中提取出有用的信息。然后将中提取出有用的信息。然后将这些信息些信息转化化为适当的适当的格式，格式，传送到控制送到控制设备或者或者显示器中。示器中。（8）显示示设备：它是：它是红外外传感系感系统的的终端端设备，常用的有，常用的有示波器、示波器、显像管、指示像管、指示仪器和器和记录仪等。等。典型的典型的红外外传感系感系统 9.滤光片光片采用允采用允许在在8 814m14m的的红外外辐射能通射能通过的的材料，步材料，步进电机机带动调制制盘转动，将被，将被测的的红外外辐射射调制成交制成交变的的红外外辐射射线，透，透镜焦点落在焦点落在红外光外光敏面敏面上，被上，被测目目标的的红外外辐射通射通过透透镜聚焦在聚焦在红外外探探测器上，并将器上，并将红外外辐射射变换为电信号。信号。例例1 1：红外外测温温 （0-7000-700）红外外辐射射传感器感器 10.例例2 2：红外外测温温 （800800以上的高温）以上的高温）假定人造黑体吸收了假定人造黑体吸收了由被由被测物物辐射的全部射的全部能量，根据能量，根据(Stefan-Boltzmann)定律定律：从而得到：从而得到：红外外辐射射传感器感器 11.例例3 3：红外外热成像成像 红外外热像像仪将将红外外辐射射转换成可成可见光光进行行显示，利用物体自示，利用物体自身的身的红外外辐射来射来摄取物体取物体热辐射射图像。它能通像。它能通过快速快速扫描，精确的描，精确的摄取反映被取反映被测物体温差信息的物体温差信息的热图像。像。红外外辐射射传感器感器 12.热像技像技术应用用：温度分布：温度分布检测、飞行器表面温度行器表面温度检测、无无损探探测、安全生、安全生产监控、夜控、夜间机机场状况状况检测、海岸、海岸线检测、临床医学、床医学、军事等。事等。红外外辐射射传感器感器 防爆型防爆型红外外热像像仪 用于探用于探测地面和井下煤堆自燃温度。地面和井下煤堆自燃温度。矿用本用本质安全型安全型红外成像生命探外成像生命探测仪 用于井下人用于井下人员搜救、探搜救、探测隐性火区分布、探性火区分布、探测瞎炮位置分布、采煤机瞎炮位置分布、采煤机组与液与液压支架支架实时工作工作状状态、探、探测井下各种开关、接井下各种开关、接头、变压器的事器的事故故隐患、各种患、各种电器及器及传动设备的的发热状状态等。等。13.红外外辐射射传感器感器 红外外图像像举例例 14.红外外热像像仪应用用 （a）示出了某一）示出了某一场景的可景的可见光光图像，像，图像背景是山和烟像背景是山和烟雾，从中可，从中可以清晰地看出一部卡以清晰地看出一部卡车。（。（b）示出）示出该场景的景的红外外图像，像，红外外图像能像能够穿透烟穿透烟雾拍拍摄，从，从图中可以看出卡中可以看出卡车和直升和直升飞机的部分成像。机的部分成像。（c）为融合融合图像。像。（a）（b）（c）15.红外外热像像仪应用用 贮存罐液位存罐液位检测内部屋内部屋顶检查 微微观电路路检测 塑料塑料挤压过程程 温度温度检测 16.总线节点点发热检测 耐火材料耐火材料设备检测 电脑主板主板发热量分布量分布 沥青青铺路温度分布路温度分布 红外外热像像仪应用用 17.发声体声体产生的振生的振动在在介介质中的中的传播称播称为声波声波，属于，属于一种一种机械波。机械波。人耳可以听到的声波人耳可以听到的声波频率范率范围是是1620kHz，超超过20kHz的声波称的声波称为超声波，如超声波，如图所示。所示。超声波超声波传感器感器 18.声敏声敏传感器感器是将在气体、液体或固体介是将在气体、液体或固体介质中中传播的机械振播的机械振动转换为电信号的器件或装置。信号的器件或装置。传统的声敏的声敏传感器包括感器包括电阻阻变换型、型、压电式、式、电容式等，下面介容式等，下面介绍超声波超声波传感器感器和和声表面波声表面波（SAW）传感器感器。3）表面波：）表面波：质点的振点的振动介于介于纵波和横波之波和横波之间，沿着表面，沿着表面传播，播，振幅随着深度的增加而迅速衰减的波称振幅随着深度的增加而迅速衰减的波称为表面波。它只能在固表面波。它只能在固体的表面体的表面传播。播。1）纵波：波：质点振点振动方向与方向与传播方向一致的波称播方向一致的波称为纵波。它能在波。它能在固体、液体和气体中固体、液体和气体中传播。播。2）横波：）横波：质点振点振动方向与方向与传播方向相垂直的波称播方向相垂直的波称为横波。只横波。只能在固体中能在固体中传播。播。机械波的分机械波的分类 19.以以非接触方式非接触方式工作，特工作，特别适用于防爆、放射性、医学等适用于防爆、放射性、医学等领域域应用，也更容易安装和用，也更容易安装和维护。u 频率高、波率高、波长短、短、绕射射现象小；象小；u 方向性好方向性好、能、能够成成为射射线而定向而定向传播；播；u 对液体、固体的液体、固体的穿透本穿透本领很大很大，在阳光不透明的固体中，在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。它可穿透几十米的深度。u 碰到碰到杂质或分界面会或分界面会产生生显著反射形成著反射形成反射式回波反射式回波，碰，碰到活到活动物体能物体能产生生多普勒效多普勒效应；u 传播速度取决于媒播速度取决于媒质，与超声波，与超声波频率无关。率无关。超声波的特点超声波的特点 20.利用利用压电材料材料制成，制成，逆逆压电效效应将将电振振动转换成机械成机械振振动产生超声波，作生超声波，作为发射探射探头；正正压电效效应将超声波将超声波转换成成电信号，作信号，作为接收探接收探头。压电式式换能器能器是利用是利用电致伸致伸缩效效应制成的。通制成的。通过在在压电材料上施加交材料上施加交变电压，使它，使它产生生电致伸致伸缩振振动而而产生超声波。常用生超声波。常用的的压电材料材料为石英晶体和石英晶体和压电陶瓷等。陶瓷等。压电式超声波探式超声波探头结构构 超声波超声波传感器的感器的结构构 21.超声波超声波压电陶瓷片的形式陶瓷片的形式 超声探超声探头的核心是的核心是压电晶片。晶片。22.晶片的材料、大小（如直径和厚度）各不相同，因此每个晶片的材料、大小（如直径和厚度）各不相同，因此每个探探头的性能是不同的：的性能是不同的：（1）工作工作频率：率：压电晶片的共振晶片的共振频率。当交流率。当交流电压的的频率和率和晶片的共振晶片的共振频率相等率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。出的能量最大，灵敏度也最高。（2）工作温度：工作温度：由于由于压电材料的居里点一般比材料的居里点一般比较高，特高，特别是是诊断用超声波探断用超声波探头使用功率使用功率较小，工作温度比小，工作温度比较低，可以低，可以长时间地工作而不失效。当超声探地工作而不失效。当超声探头的温度比的温度比较高高时，需要，需要单独的独的制冷制冷设备。（3）灵敏度：灵敏度：主要取决于制造晶片本身。机主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。灵敏度高；反之，灵敏度低。超声波超声波传感器的性能指感器的性能指标 23.超声波超声波传感器的形式感器的形式 24.超声波超声波传感器的感器的应用用 各种各种场合的距离合的距离测量；量；生生产线上的工件上的工件计数；数；接近开关；接近开关；倒倒车报警装置；警装置；机器人自机器人自动避障装置；避障装置；超声波液位超声波液位/物位物位计；自自动门开关装置；开关装置；液体、气体的液体、气体的浓度和流量度和流量检测；超声波清洗；超声波清洗；超声波超声波雾化；化；探探伤、测厚、厚、测密度；密度；医医疗器械、美容器械、美容仪、按摩、按摩仪 25.超声波超声波传感器的感器的应用用 超声波超声波测物位物位：通通过测量量发射和接收信号之射和接收信号之间的的时间差差测距离。距离。包括液位包括液位测量、固体料位量、固体料位测量、固液分界面量、固液分界面测量以量以及液液分界面及液液分界面测量和液体有无量和液体有无测量等。量等。26.超声波流量超声波流量传感器感器 超声波超声波传感器的感器的应用用 27.超声波超声波传感器的感器的应用用 28.超声波超声波传感器的感器的应用用 常用常用超声波流量超声波流量传感器感器分分类：时差法差法和和多普勒效多普勒效应法法；固定式固定式和和便携式便携式；条件条件传播播时间差法差法多普勒法多普勒法适用液体适用液体水水类(江河水，海水江河水，海水农业用用水等水等),油油类（纯净燃油，燃油，润滑油，食用油等），化学滑油，食用油等），化学试剂，药液等液等含含杂质多的水多的水(下水，下水，污水，水，农业用水等用水等)，浆类(泥泥浆，矿浆，纸浆化工料化工料浆等等)，油油类(非非净燃油，重油，原燃油，重油，原油等油等)重复性重复性误差差0.1%-0.3%1%传输电缆长度度100-300m,在能保在能保证信号信号质量的前提下量的前提下,可以小于可以小于100m30m价格价格较高高一般一般较低低29.超声波超声波传感器的感器的应用用 超声波超声波测厚厚仪 超声波探超声波探伤仪 超声波探超声波探伤 30.超声波超声波测厚厚 常用常用脉冲回波法脉冲回波法。超声波探。超声波探头与被与被测物体表面接触，主控物体表面接触，主控制器制器产生一定生一定频率的脉冲信号，脉冲波率的脉冲信号，脉冲波传到被到被测工件的另一面工件的另一面被反射回来，被同一探被反射回来，被同一探头接收。如果超声波在工件中的声速接收。如果超声波在工件中的声速v是已知的，是已知的，设工件厚度工件厚度为d，脉冲波从，脉冲波从发射到接收的射到接收的时间间隔隔为t，则工件的厚度工件的厚度为：dvt/2超声波超声波传感器的感器的应用用 31.超声波无超声波无损探探伤 超声波探超声波探伤分分为穿透法探穿透法探伤和和反射法探反射法探伤。穿透法穿透法探探伤是根据超声波穿透工件后能量的是根据超声波穿透工件后能量的变化状况化状况来判断工件内部来判断工件内部质量的方法。量的方法。该方法方法结构构简单，适合探，适合探测薄板；探薄板；探测灵敏度灵敏度较低，不能精确定位；低，不能精确定位；对两探两探头的相的相对距离和位置要求距离和位置要求较严格。格。超声波超声波传感器的感器的应用用 32.反射法反射法是以超声波在工件中反射情况的不同来探是以超声波在工件中反射情况的不同来探测缺陷缺陷的方法，具体又分的方法，具体又分为一次脉冲一次脉冲反射法和反射法和多次脉冲多次脉冲反射法。一反射法。一次脉冲反射法是以一次底波次脉冲反射法是以一次底波为依据依据进行探行探伤的方法。多次脉的方法。多次脉冲反射法是以多次底波冲反射法是以多次底波为依据依据进行探行探伤的方法。的方法。超声波超声波传感器的感器的应用用 33.高速公路行高速公路行驶车辆信息感知及信息感知及识别测量的信息：量的信息：1.计数数 2.车流向流向 3.车型分型分类 4.车速速 测量装置量装置通信模通信模块快车道慢车道34.高速公路行高速公路行驶车辆信息感知及信息感知及识别1、超声波、超声波测距范距范围：角度范：角度范围：15，距离：距离：35cm-300cm2、计数准确率：数准确率：98%以上以上3、车流向：流向：90%左右左右35.高速公路行高速公路行驶车辆信息感知及信息感知及识别36.高速公路行高速公路行驶车辆信息感知及信息感知及识别1、主控板：、主控板：控制超声控制超声传感器感器 运行运行识别算法算法 提供提供红外接口外接口 接收接收GPS模模块的信息的信息 显示示测量量结果果2、超声波模、超声波模块 发射接收超声波射接收超声波3、GPS模模块 提供系提供系统自身的速度信息自身的速度信息4、红外通信模外通信模块 进行通信行通信37.高速公路行高速公路行驶车辆信息感知及信息感知及识别 违法车速（km/h）测试里程（km）系统测量数据目测违法数据准确率试验路段6016 65 6498%草滩泾阳701436 4090%泾阳三原702858 5798%三原铜川801004244 3884%铜川泾阳38.声表面波声表面波简称称SAW（Surface Acoustic Wave），是英国物理），是英国物理学家瑞利（学家瑞利（Rayleigh）于）于19世世纪末期在研究地震波的末期在研究地震波的过程中程中发现的一种的一种集中在地表面集中在地表面传播的声波播的声波。任何固体表面都存在。任何固体表面都存在这种种现象。象。某些外界因素（如温度、某些外界因素（如温度、压力、加速度、磁力、加速度、磁场、电压等）等）对SAW的的传播参数会造成影响，根据播参数会造成影响，根据这些影响与外界因素之些影响与外界因素之间的关系可的关系可以研制出以研制出测量各种物理、化学参数的量各种物理、化学参数的SAW传感器。感器。SAW瑞利波瑞利波 SAW是一种沿是一种沿弹性体表面性体表面传播的机械波。瑞利波播的机械波。瑞利波质点点的运的运动是一种是一种椭圆偏振偏振。在各向同性固体中，它是由平行于。在各向同性固体中，它是由平行于传播方向的播方向的纵振振动和垂直于表面及和垂直于表面及传播方向的横振播方向的横振动合成的，合成的，两者的相位差两者的相位差为90度。瑞利波的能量只集中在一个波度。瑞利波的能量只集中在一个波长深的深的表面表面层内，内，频率越高，能量集中的表面率越高，能量集中的表面层越薄。越薄。SAW传感器感器 39.SAW换能器能器 换能器（能器（IDT）是用）是用蒸蒸发或或溅射射等方法在等方法在压电基片基片表面淀表面淀积一一层金属膜金属膜，再用光刻方法形成的，再用光刻方法形成的叉指状薄叉指状薄膜膜，它是，它是产生和接收声表面波的装置。（生和接收声表面波的装置。（1965年）年）SAW传感器感器 敏感基片敏感基片采用石英、采用石英、铌酸酸锂（LiNbO3）等）等压电单晶材料晶材料制成。制成。当敏感基片受到物当敏感基片受到物理、化学或机械量理、化学或机械量扰动作用作用时，其振，其振荡频率会率会发生生变化。化。40.SAW传感器感器 41.SAW谐振器振器结构是将一构是将一个或两个个或两个叉指叉指换能器（能器（IDT）置于一置于一对反射反射栅阵列列组成的成的腔体中构成的。腔体中构成的。谐振器振器结构构采用一个采用一个IDT时称称为单端端对谐振器，采用两个振器，采用两个IDT时称称为双端双端对谐振器。反射振器。反射栅阵列能列能够将一定将一定频率的入射波率的入射波能量限制在由能量限制在由栅条条组成的成的谐振腔内。振腔内。SAW传感器的核心是感器的核心是SAW振振荡器器，有，有谐振器型（振器型（R型）型）和和延延迟线型（型（DL型）型）两种。两种。SAW传感器感器 42.谐振器型振器型SAW振振荡器由器由SAW谐振器振器和和放大放大电路路组成。成。单端端对谐振器的振器的IDT既是既是发射端，也是接收端；双端射端，也是接收端；双端对谐振振器中一个器中一个IDT作作为发射端，另一个射端，另一个IDT作作为接收端。将接收端。将SAW谐振器的振器的输出信号出信号经放大后，正反放大后，正反馈到到输入端，只要放大器入端，只要放大器的增益能的增益能够补偿谐振器及其振器及其导线的的损耗，同耗，同时又又满足一定的足一定的相位条件，相位条件，谐振器就可以起振并振器就可以起振并维持振持振荡状状态。SAW传感器感器 43.延延迟线型型SAW振振荡器器由声表面波延由声表面波延迟线和放大和放大电路路组成。成。输入入换能器能器T1激激发出声表面波，出声表面波，传播到播到换能器能器T2转换成成电信号，信号，经放大后反放大后反馈到到T1以保持振以保持振荡状状态。SAW传感器感器 44.（1）高精度，高灵敏度高精度，高灵敏度。SAW传感器是将被感器是将被测量量转换为电信信号号频率率进行行测量，而量，而频率的率的测量精度很高，有效量精度很高，有效检测范范围线性性好；好；对恶劣劣环境的抗干境的抗干扰能力很能力很强，适于，适于远距离距离传输。(GHz量量级)（2）数字化数字化。SAW传感器将被感器将被测量量转换为数字化的数字化的频率信号率信号进行行传输、处理，易于与理，易于与计算机接口，算机接口，组成自适成自适应实时处理系理系统。（3）易批量生易批量生产。SAW传感器的制作与集成感器的制作与集成电路技路技术兼容，兼容，极易集成化、智能化，极易集成化、智能化，结构牢固，性能构牢固，性能稳定，重复性与可靠性定，重复性与可靠性好，适于批量生好，适于批量生产。（4）体体积小、小、质量量轻、功耗低、功耗低，可，可获得良好的得良好的热性能和机械性能和机械性能。性能。SAW传感器的特点感器的特点 45.v 典型的典型的SAW传感器包括：感器包括：石英声表面波装置（石英声表面波装置（ST-Quartz SAW Device）SAW装置装置检测片（片（SAW Device Detector Block）振幅振幅测量系量系统（Amplitude Measurement System）相位相位测量系量系统（Phase Measurement System）频率率测量系量系统（Frequency Measurement System）压力力监测系系统（Pressure Monitoring System）温度控制系温度控制系统（Temperature Control System）温度温度压力力检测仪（Temperatureand Pressure Test Apparatus）数据采集数据采集软件（件（Data Acquisition Software）SAW传感器的感器的组成成 46.1.SAW压力力传感器感器 SAW力学量力学量传感器包括感器包括压力力传感器感器和和加速度加速度传感器感器，SAW器件在基底器件在基底压电材料受到外界作用力材料受到外界作用力时，谐振器的振器的结构尺寸、构尺寸、压电材料的密度、材料的密度、弹性系数等性系数等发生生变化，从而化，从而导致致SAW的波的波长、频率和率和传播速度等播速度等发生生变化。通化。通过测量量SAW传感器的感器的频率率变化化可以得知可以得知压力的大小。如力的大小。如轮胎胎压力力监控系控系统（TPMS）SAW传感器的感器的应用用 47.2.SAW气体气体传感器感器 SAW气体气体传感器是在感器是在SAW传播路径上和播路径上和IDT区域淀区域淀积一一层化学界面膜，当界面膜吸附被化学界面膜，当界面膜吸附被测气体后，引起气体后，引起SAW传播播频率率变化，可以通化，可以通过测量量SAW频率的率的变化化测量气体量气体浓度。度。已已经开开发出来的出来的SAW气体气体传感器有感器有SO2、水蒸气、丙、水蒸气、丙酮、甲、甲醇、醇、氢气、气、H2S、NO2等等传感器。感器。SAW传感器的感器的应用用 化学化学战剂检测器器以以对 化学毒化学毒剂进行行检测。Sarin（沙林）、（沙林）、Soman（梭曼）、（梭曼）、VX、Mustard（芥子气）、（芥子气）、Nitrogen Mustard（氮芥）、（氮芥）、Hydrogen Cyanide（氰化化氢）、）、Cyanogen Chloride(氯化化氰)、Lewisite（刘易（刘易士毒气）、有机磷、有机硫等士毒气）、有机磷、有机硫等 48.4.温度温度传感器感器 当温度当温度变化化时，SAW振振荡器的振器的振荡频率会率会发生生变化，从而可化，从而可以制成以制成SAW温度温度传感器。感器。SAW温度温度传感器具有感器具有长期期稳定性，灵定性，灵敏度很高。敏度很高。SAW温度温度传感器可以用于气象感器可以用于气象测温、粮温、粮仓测温、火灾温、火灾报警等。警等。SAW传感器的感器的应用用 3.SAW湿度湿度传感器感器49.例：无源无例：无源无线开关柜温度开关柜温度监测系系统 SAW传感器的感器的应用用 采用采用SAW传感技感技术和无和无线通通讯技技术进行信号行信号传输和高和高压隔离，利用其固有的隔离，利用其固有的绝缘性和抗性和抗电磁磁场干干扰性能，从根本上解决了高性能，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易开关柜内触点运行温度不易监测的的难题。具有极高的可靠性和安全性，安装。具有极高的可靠性和安全性，安装维护简便，是目前比便，是目前比较完善的开关柜温度完善的开关柜温度监测解决方案。解决方案。常常规测温温光光纤测温温红外外测温温SAW测温温热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证易折、易断、不耐高温，积累灰尘后易使绝缘性降低，且在柜内布线难度较大，造价高非接触式测温，易受环境干扰，对被测物体的距离和测量角度都有比较严格的要求，安装要求高无需电池无电气联系体积小，安装方便灵活环境适应性好软件校正一次减少设备维修次数，性价比高50.SAW传感器的感器的应用用 51.测温原理：温原理：u 阅读器通器通过天天线发送射送射频信号，信号，该射射频信号将作信号将作为传感器感器的激励信号。的激励信号。u 传感器天感器天线接收接收该射射频信号后，通信号后，通过叉指叉指换能器（能器（IDT）在在谐振腔内激振腔内激发出声表面波，其出声表面波，其频率等于率等于传感器的中心感器的中心频率。率。声表面波沿基片声表面波沿基片传播，被左右两个周期性反射播，被左右两个周期性反射栅反射形成反射形成谐振。反射回来的声表面波振。反射回来的声表面波经过压电效效应又又转换成了成了电信号，信号，该电信号携信号携带了被了被测的温度信息，通常也称的温度信息，通常也称为传感信号，感信号，该信号通信号通过传感器的天感器的天线端端辐射出去。射出去。u 返回的无返回的无线射射频信号被信号被阅读器天器天线接收，通接收，通过测量无量无线射射频信号的信号的频率率变化即可得到温度化即可得到温度值。SAW传感器的感器的应用用 52.技技术特点：特点：u 无无线方式方式实现高高压隔离，安全性极高。隔离，安全性极高。u SAW 温度温度传感器体感器体积小且与小且与阅读器之器之间数数据无据无线传输，安装方便灵活不受开关柜，安装方便灵活不受开关柜结构和构和空空间影响。影响。u SAW 温度温度传感器于无源方式工作，不使用感器于无源方式工作，不使用电池，安装成功后基本无需池，安装成功后基本无需维护。u 无源的工作方式不受能量限制，可以无源的工作方式不受能量限制，可以较高高的的频率率进行温度信息的采集，数据行温度信息的采集，数据实时性高。性高。u SAW 温度温度传感器能工作在感器能工作在强磁、磁、强电、粉、粉尘等各种等各种恶劣的运用劣的运用场合。合。53.SAW传感器的感器的应用用 54.